學(xué)校體育數(shù)智化轉(zhuǎn)型：智慧體育課堂的體系構(gòu)建與態(tài)勢(shì)展望

中圖分類(lèi)號(hào)：G807 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-9840（2025）02-0052-09

Digital and Intelligent Transformation of School Physical Education： System Construction and Trend Outlook of Smart Physical Education Classroom ZHOU Li， SU Qingfu （Harbin Engineering University， Harbin 15OoOo， Heilongjiang， China）

Abstract： Artificial intelligence technology is rapidly promoting the comprehensive digital transformation of school physical education， and applied concepts and practices such as smart playgrounds ， smart classrooms ， smart teaching， and smart campuses are thriving. The study focuses on the development of smart sports clasrooms， using literature review， logical induction，and qualitative analysis. By deconstructing the current development status from the technical side，it clarifies the integration mechanism between artificial inteligence and physical education teaching， and constructs a theoretical framework and technical composition of smart sports classrooms. We have demonstrated a product system centered around data center，business center，and algorithm center，and have developed a smart sports：classroom system with four hierarchical structures ： collection layer，center layer，application layer，and presentation layer， which is the technical key to the digital transformation of school sports.Research suggests that the new technology of artificial intelligence has promoted the upgrading of school sports management concepts， fully achieving scientific content， precise process control， visualization of results ，and accurate prediction. Through the transformation of digital intelligence， physical education courses are empowered， fully realizing the scientific formulation of teaching objectives，methods，and content，the diverse interactivity of teaching processes，the intelligence of teaching environments，the objective accuracy of teaching fedback， and the comprehensive integration of ideological and political education in smart sports classrooms. Study suggests that in the future， it is necessary to accelerate the transformation of research results in fields such as artificial intelligence，5G，and deep learning， build an open and shared sports big data platform and a school sports smart ecosystem，and promote the high-quality development of a strong sports country and a healthy China through the digital transformation of school sports.

Key words： artificial intelligence ; smart physical education classroom; data center; digitalization

在萬(wàn)物互聯(lián)、教育上云的數(shù)智化時(shí)代背景下，體育課堂轉(zhuǎn)型受內(nèi)部需求和外部條件雙重驅(qū)動(dòng)，千人千面式個(gè)性化教學(xué)、精準(zhǔn)定位式運(yùn)動(dòng)技能習(xí)得的趨勢(shì)日益凸顯，體育課堂承載了學(xué)生身心素質(zhì)培養(yǎng)、健康教育強(qiáng)化、未來(lái)職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成、交叉學(xué)科綜合培養(yǎng)的多重功能。在體育意識(shí)增強(qiáng)、國(guó)家政策加碼的雙重驅(qū)動(dòng)下，如何利用人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興技術(shù)，助力體育教學(xué)更科學(xué)、更智能、更高效地開(kāi)展，提出切實(shí)可行的學(xué)校體育數(shù)智化轉(zhuǎn)型路徑和智慧體育教學(xué)方案，是傳統(tǒng)學(xué)校體育教學(xué)的數(shù)智化轉(zhuǎn)型的重要課題[1]。

2013年，人類(lèi)正式步人“大數(shù)據(jù)元年”[2]。10 年后的今天，隨著以ChatGPT為首的生成式人工智能的迅速火爆，通用人工智能時(shí)代即將到來(lái)，目前人工智能正處于計(jì)算智能高速發(fā)展，并開(kāi)始從感知智能到認(rèn)知智能的范式轉(zhuǎn)變階段。雖然機(jī)器能代替人類(lèi)做一些人類(lèi)不擅長(zhǎng)的事情，也會(huì)像人類(lèi)一樣總結(jié)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律并進(jìn)行自己優(yōu)化，但完全實(shí)現(xiàn)認(rèn)知智能仍然任重而道遠(yuǎn)，其數(shù)據(jù)完備性不足、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)未明確、安全隱私問(wèn)題未界定、算法實(shí)用性不高等問(wèn)題決定了其在體育行業(yè)的落地應(yīng)用進(jìn)展緩慢。由工信部、教育部和國(guó)家體育總局等部門(mén)聯(lián)合印發(fā)的《虛擬現(xiàn)實(shí)與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2022—2026年）》提出到2026年要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研用高效協(xié)同的體系建立，在教育培訓(xùn)、體育健康等重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破[3]。隨著智慧教育的應(yīng)用和發(fā)展，教育部總結(jié)了智慧教育平臺(tái)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)智慧 + 教育平臺(tái)的基本功能和數(shù)字教育資源技術(shù)提出了要求[4]。在國(guó)家政策引導(dǎo)和教育實(shí)際需要的雙重影響下，學(xué)校體育數(shù)智化轉(zhuǎn)型是教育數(shù)智化和體育數(shù)智化的融合，體育課組織形式和呈現(xiàn)方式不同于其他課堂，如何匯集新形態(tài)、新方法、新理念厘清學(xué)校體育數(shù)智化轉(zhuǎn)型為什么轉(zhuǎn)和如何轉(zhuǎn)，對(duì)有價(jià)值的體育數(shù)據(jù)加以挖掘，對(duì)有成效的數(shù)智化成果加以共享，構(gòu)建一套切實(shí)可行的智慧學(xué)校體育整體方案是學(xué)校體育數(shù)智化轉(zhuǎn)型的必由之路。

1AI與學(xué)校體育“聯(lián)姻”實(shí)現(xiàn)數(shù)智化新變革的必然性

1.1學(xué)校體育數(shù)智化轉(zhuǎn)型的必要性

在全球化、數(shù)字化的大背景下，云計(jì)算、人工智能等新興數(shù)字技術(shù)引起了全產(chǎn)業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型和生產(chǎn)方式的變革。

（1）體育教育需求和模式變革。師生獲取信息的方式更加依賴(lài)于智能設(shè)備和社交媒體，這股潮流也深刻改變了教育的面貌，逐漸向更因地制宜的教學(xué)方式和更因材施教的教育方式滲透。尤其是體育教育的安全性、適應(yīng)性特點(diǎn)更明顯，更加強(qiáng)調(diào)以學(xué)生身體發(fā)展和興趣導(dǎo)向?yàn)榍疤岬膫€(gè)性化教育，新技術(shù)為這種千人千面的教育方式提供了人力無(wú)法替代的數(shù)據(jù)收集基礎(chǔ)和分析決策能力。

（2）運(yùn)動(dòng)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教育決策。全球化打開(kāi)了國(guó)際體育競(jìng)賽和學(xué)術(shù)交流的大門(mén)，學(xué)校體育不再僅僅是本校、本地層面的競(jìng)技交流，而是中國(guó)走向國(guó)際舞臺(tái)的重要組成部分。學(xué)校體育數(shù)智化可以形成數(shù)據(jù)關(guān)系網(wǎng)，宏觀上充分挖掘?qū)W校體育人才能力，微觀上輔助教練分析遠(yuǎn)動(dòng)員表現(xiàn)，制定更精準(zhǔn)、更安全的訓(xùn)練計(jì)劃，用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策的同時(shí)，也用實(shí)際的教育需求反哺運(yùn)動(dòng)大數(shù)據(jù)，讓體育大數(shù)據(jù)成為學(xué)校體育的決策和建議窗口。

（3）資源優(yōu)化和成本效益需求迫切。傳統(tǒng)體育教育需要大量資源，包括場(chǎng)地、器材、人員等，其資源的流通、損耗、儲(chǔ)備等管理往往依靠于人員自覺(jué)和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法形成資源利用最大化和資源損耗最小化的良性閉環(huán)。數(shù)智化轉(zhuǎn)型可以幫助學(xué)校有效管理資源，預(yù)測(cè)需求和優(yōu)化資源配置。同時(shí)引入虛擬訓(xùn)練平臺(tái)和在線(xiàn)資源共享機(jī)制，降低成本、提高體育資源利用率、增加學(xué)生整體體育訓(xùn)練密度，進(jìn)一步提高體育教學(xué)質(zhì)量和體育教學(xué)管理效能。

1.2 學(xué)校體育數(shù)智化轉(zhuǎn)型的現(xiàn)狀

通過(guò)對(duì)已經(jīng)在學(xué)校市場(chǎng)化運(yùn)作的各類(lèi)智慧體育產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)研和分析，可將當(dāng)前人工智能在學(xué)校體育場(chǎng)景下的應(yīng)用歸納為基于智能硬件產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)收集、基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)分析、基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的人體運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)建模與動(dòng)作矯正、基于自然語(yǔ)言模型的智能運(yùn)動(dòng)處方推薦、基于智能算法的運(yùn)動(dòng)賽事編排和學(xué)校體育統(tǒng)一管理5個(gè)方面[16]。人工智能的計(jì)算、認(rèn)知、感知智能能力可以應(yīng)用于體育教學(xué)各環(huán)節(jié)的組織和發(fā)展中，躍升體育課的質(zhì)量，為學(xué)校體育的承續(xù)發(fā)展和優(yōu)化創(chuàng)新賦能，但同時(shí)也面臨著諸多挑戰(zhàn)。

（1）網(wǎng)絡(luò)性能差，數(shù)據(jù)難管理。由于運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)繁多，采集難度天然增大，數(shù)據(jù)的傳輸和識(shí)別都依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)條件和硬件性能。盡管5G的普及可以充分滿(mǎn)足這一需求，但目前高速5G仍主要應(yīng)用于競(jìng)技體育直播、轉(zhuǎn)播等場(chǎng)景，無(wú)論從成本還是基站資源來(lái)看，校園環(huán)境的高速5G網(wǎng)絡(luò)尚未普及，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)條件不穩(wěn)定時(shí)，圖像識(shí)別的速度和精度都會(huì)受到影響。

（2）采集場(chǎng)景少，數(shù)據(jù)不完備。目前學(xué)校體育場(chǎng)景下的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集多為心率、步數(shù)、體溫、血壓、血氧等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并沒(méi)有結(jié)合學(xué)生自身身體素質(zhì)、歷史運(yùn)動(dòng)習(xí)慣、天氣、溫度、濕度等情況綜合考慮，很難給出智能化和人性化的建議，在給學(xué)生和老師提供建議的同時(shí)，往往也造成誤導(dǎo)。尤其是場(chǎng)地限制、技術(shù)難度等導(dǎo)致無(wú)法采集到與運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的反作用力、肌肉發(fā)力等數(shù)據(jù)。運(yùn)動(dòng)損傷、運(yùn)動(dòng)處方等數(shù)據(jù)未結(jié)合受力和發(fā)力情況，很難給出有效和準(zhǔn)確的信息。數(shù)據(jù)尚不完備，導(dǎo)致AI的作用受限。

（3）設(shè)備不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)難流通。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未明確，導(dǎo)致數(shù)據(jù)通融性差。不同廠商開(kāi)發(fā)的智能體育軟硬件設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，導(dǎo)致了對(duì)接和交互的操作性問(wèn)題。廠商之間競(jìng)爭(zhēng)激烈，尚無(wú)平衡發(fā)展的行業(yè)形態(tài)，學(xué)校不得不使用多個(gè)廠家不同的智能體育設(shè)備來(lái)完成智慧體育課堂的搭建，增加了使用成本的同時(shí)，提高了普及的難度和復(fù)雜度，降低了學(xué)校體育全面數(shù)智化轉(zhuǎn)型的主觀意識(shí)和客觀可能性。

（4）安全和隱私問(wèn)題未界定，技術(shù)難以全面和深入發(fā)展。無(wú)論是計(jì)算智能、感知智能還是認(rèn)知智能，收集產(chǎn)生的信息均涵蓋用戶(hù)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)、健康狀況、所處地區(qū)、身高體重等個(gè)人隱私信息，區(qū)塊鏈等防泄密技術(shù)尚未全面應(yīng)用，數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)高。運(yùn)動(dòng)視頻分析出的數(shù)據(jù)部分可用于運(yùn)動(dòng)處方和建議的出具、運(yùn)動(dòng)損傷的警示和預(yù)防，仍然有很多諸如面部特征等信息不能保證采集、傳輸和存儲(chǔ)的安全性，被竊取后會(huì)對(duì)用戶(hù)造成很大的安全隱患。往往造成學(xué)校更不愿意共享師生的相關(guān)信息。用戶(hù)的信任危機(jī)直接影響智能 + 體育的發(fā)展。

（5）算法實(shí)用性不高，炒概念現(xiàn)象存在導(dǎo)致體育“難智慧”。計(jì)算機(jī)能根據(jù)全身建模數(shù)據(jù)中肌肉群的受力情況，判斷可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)損傷，根據(jù)圖像識(shí)別結(jié)果判斷運(yùn)動(dòng)者的情緒和疲勞程度，但仍未達(dá)到認(rèn)知智能的程度，很多功能實(shí)測(cè)效果不理想，存在一定程度上的炒作AI概念現(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)量負(fù)荷計(jì)算規(guī)則不科學(xué)、運(yùn)動(dòng)損傷難預(yù)測(cè)等現(xiàn)象仍然存在，計(jì)算機(jī)還無(wú)法做到像真實(shí)的教練一樣，根據(jù)運(yùn)動(dòng)員微妙的表情變化和肢體動(dòng)作深度理解運(yùn)動(dòng)員的心理、壓力和情緒變化，其感知智能程度尚不完全，認(rèn)知智能更加難以達(dá)到。

從宏觀到微觀、從具體到一般逐漸解決上述問(wèn)題，有利于多維度提高體育數(shù)智化能力、多渠道發(fā)展體育行業(yè)和全要素建設(shè)體育強(qiáng)國(guó)，人工智能已經(jīng)成為人類(lèi)探索體育、發(fā)展體育、駕馭體育的重要技術(shù)[15]。

2數(shù)智化智慧體育課堂的理論框架與建設(shè)思路

2.1 智慧體育課堂系統(tǒng)的內(nèi)涵與意義

體育課堂是體育教學(xué)的基本組織形式，從時(shí)間維度上劃分，包括課前、課中、課后三部分，其中每部分又可以從邏輯上細(xì)分為七大要素，分別為教練或教師、運(yùn)動(dòng)員或?qū)W生、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、教學(xué)反饋和教學(xué)環(huán)境[17]?；谇拔膶?duì)智慧體育課堂各要素在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中功能比較和產(chǎn)品技術(shù)方案的歸納，提出智慧體育課堂的概念：智慧體育課堂是指以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)可穿戴設(shè)備、圖像捕捉設(shè)備、智能分析算法等軟硬件對(duì)體育教學(xué)行為的全面感知，并智能計(jì)算、感知、認(rèn)知到體育大數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的規(guī)律和變化趨勢(shì)，推動(dòng)體育教學(xué)理念從傳統(tǒng)化向數(shù)字化、智能化、智慧化轉(zhuǎn)變，根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況進(jìn)行智能動(dòng)態(tài)反饋，所形成的集體育信息收集、體育數(shù)據(jù)清洗與分析、智能決策與反饋于一體的能動(dòng)的人機(jī)交互系統(tǒng)。

智慧體育課堂是AI技術(shù)工具支撐下的新型課堂教學(xué)形態(tài)或生態(tài)，其內(nèi)涵是通過(guò)感知、分析、反饋等手段，為體育教學(xué)提供精準(zhǔn)、高效、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，將傳統(tǒng)體育教學(xué)升級(jí)為精準(zhǔn)化、智能化和可視化的智慧課堂。這也是學(xué)校體育數(shù)智化轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路，通過(guò)體育教學(xué)全生命周期的數(shù)據(jù)采集和信息挖掘，打破信息屏障和人腦記憶與分析的限制，在一對(duì)多的學(xué)校體育教學(xué)模式下強(qiáng)化教學(xué)認(rèn)知、擊穿師生心智，為學(xué)校體育各角色提供點(diǎn)線(xiàn)面結(jié)合的體育教學(xué)效果視角：一是為體育教學(xué)管理層提供全方位的教學(xué)統(tǒng)籌視角，提升以學(xué)校為單位、以地區(qū)為聚合體的整體體育教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)校體育治理格局，促進(jìn)學(xué)校體育數(shù)智化水平和數(shù)字化體育教學(xué)資源的發(fā)展，支撐體育教學(xué)評(píng)價(jià)體系的改革，完善教育管理服務(wù)，提高教育決策和管理水平；二是為教師提供差異化學(xué)情分析、結(jié)構(gòu)化計(jì)劃制定、精細(xì)化輔助教學(xué)和時(shí)效性教學(xué)反饋，智慧體育課堂體系作為機(jī)器人教師助手，為教師制定一套個(gè)性、易用、高效的體育教學(xué)新模式；三是為學(xué)生提供精準(zhǔn)的個(gè)性化指導(dǎo)，從而促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和運(yùn)動(dòng)能力的提升，促進(jìn)學(xué)生終身體育意識(shí)的培養(yǎng)，高質(zhì)量完成體育立德樹(shù)人的育人使命[18]

2.2 智慧體育課堂系統(tǒng)的理論框架

基于對(duì)市場(chǎng)上成熟或半成熟產(chǎn)品的功能、應(yīng)用現(xiàn)狀和算法的調(diào)研及對(duì)智慧體育政策的解讀，在高校智慧體育構(gòu)成要素理論研究的基礎(chǔ)上，深人考察東北地區(qū)某高校的體育課場(chǎng)景，結(jié)合部分市場(chǎng)化對(duì)智慧體育方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)，初步構(gòu)建了高校智慧體育課堂的模型和實(shí)施方案。其中智慧體育課堂的技術(shù)應(yīng)用框架如圖1所示，其整體結(jié)構(gòu)包括采集層、中臺(tái)層、應(yīng)用層和表現(xiàn)層。

采集層匯集、清洗并結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)智慧體育課堂全流程、全場(chǎng)景、全鏈路的多源數(shù)據(jù)。學(xué)生和教師的基本信息以教務(wù)系統(tǒng)和學(xué)籍系統(tǒng)為數(shù)據(jù)源，在人工分析擬對(duì)接系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，利用接口適配器和采集接口自動(dòng)完成采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，存儲(chǔ)在用戶(hù)基本數(shù)據(jù)庫(kù)中，作為智慧體育課堂的主體用戶(hù)數(shù)據(jù)。手環(huán)、心率臂帶、運(yùn)動(dòng)胸帶等智能硬件產(chǎn)品的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳輸、云傳輸?shù)男问将@取，考慮到不同品牌產(chǎn)品的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，建議由教育單位或主管部門(mén)聯(lián)合信息技術(shù)部門(mén)制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)對(duì)接范式，對(duì)數(shù)據(jù)名稱(chēng)、類(lèi)型、長(zhǎng)度等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行規(guī)定，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)智能運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品對(duì)運(yùn)動(dòng)者在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的指標(biāo)檢測(cè)與數(shù)據(jù)獲取。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)攝像頭和移動(dòng)攝像頭捕捉到的視頻數(shù)據(jù)量較大，可在終端通過(guò)圖像識(shí)別算法提取有效信息，形成每個(gè)用戶(hù)的人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型，進(jìn)一步提取出對(duì)運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)、運(yùn)動(dòng)處方開(kāi)具、運(yùn)動(dòng)效果評(píng)估等有效、有用的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在用戶(hù)形體和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)中。運(yùn)動(dòng)環(huán)境數(shù)據(jù)，如GPS數(shù)據(jù)、天氣、溫濕度等數(shù)據(jù)通過(guò)通用接口獲取，人工標(biāo)注的課程計(jì)劃及變更、課后運(yùn)動(dòng)任務(wù)、活動(dòng)和賽事等數(shù)據(jù)通過(guò)埋點(diǎn)和數(shù)據(jù)庫(kù)表自動(dòng)記錄。軟硬件的運(yùn)行性能數(shù)據(jù)、AI算法精準(zhǔn)度、圖像識(shí)別偏移程度等數(shù)據(jù)在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)生產(chǎn)和分析，實(shí)時(shí)指導(dǎo)算法學(xué)習(xí)和優(yōu)化。

中臺(tái)層集成了數(shù)據(jù)中臺(tái)、業(yè)務(wù)中臺(tái)和AI算法中臺(tái)，是整個(gè)系統(tǒng)的核心套件。數(shù)據(jù)中臺(tái)作為中臺(tái)層的基礎(chǔ)，將多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)整合并資產(chǎn)化，為前端以體育課堂、活動(dòng)、賽事、運(yùn)動(dòng)處方等為主要業(yè)務(wù)的智慧體育課堂系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)能力支撐，用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)運(yùn)營(yíng)。業(yè)務(wù)中臺(tái)作為中臺(tái)層的主導(dǎo)和整個(gè)系統(tǒng)的中心，集成了體育課堂各時(shí)段、各運(yùn)動(dòng)類(lèi)型上課、訓(xùn)練和比賽的功能。通過(guò)埋點(diǎn)、用戶(hù)行為監(jiān)測(cè)、軟硬件運(yùn)行監(jiān)測(cè)等為數(shù)據(jù)中臺(tái)累計(jì)大量數(shù)據(jù)，調(diào)用算法實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)動(dòng)處方、智能賽事編排和智能運(yùn)動(dòng)糾錯(cuò)等功能。同時(shí)，業(yè)務(wù)中臺(tái)作為一個(gè)整體，其內(nèi)部各模塊間數(shù)據(jù)、邏輯、業(yè)務(wù)統(tǒng)一管理。AI算法中臺(tái)是中臺(tái)層的數(shù)智引擎，為整個(gè)系統(tǒng)和智能體育教學(xué)構(gòu)建一體化算法流動(dòng)與閉環(huán)能力，提供智能化、自動(dòng)化、動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)優(yōu)化的圖像處理、行為分析、智能分類(lèi)、自動(dòng)規(guī)劃等運(yùn)算能力。作為數(shù)據(jù)的處理工廠，可以充分挖掘體育大數(shù)據(jù)價(jià)值，為業(yè)務(wù)賦能。從體育課堂的所有環(huán)節(jié)和要素出發(fā)分解業(yè)務(wù)流程和結(jié)構(gòu)，抽象出關(guān)鍵指標(biāo)和監(jiān)控點(diǎn)，完成對(duì)教學(xué)場(chǎng)景和目標(biāo)的理解和需求轉(zhuǎn)換，分析教師和學(xué)生的基本屬性、運(yùn)動(dòng)行為、興趣訴求和身體特征等屬性，以數(shù)據(jù)中臺(tái)結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)輸出為基礎(chǔ)，搭建場(chǎng)景化分類(lèi)規(guī)則庫(kù)，進(jìn)一步構(gòu)建運(yùn)動(dòng)處方生成、運(yùn)動(dòng)損傷檢測(cè)、有特定意義的圖像識(shí)別等模型，并根據(jù)運(yùn)行效果進(jìn)行人工干預(yù)和優(yōu)化，固化模型特征后，進(jìn)一步設(shè)置模型自動(dòng)迭代。未來(lái)結(jié)合政策導(dǎo)向的宏觀調(diào)控，通過(guò)調(diào)整算法規(guī)則，就能在全國(guó)各學(xué)?？焖偻七M(jìn)政策落地和驗(yàn)證。

應(yīng)用層通過(guò)表現(xiàn)層承載的前端視覺(jué)展現(xiàn)不同權(quán)限、不同角色用戶(hù)的門(mén)戶(hù)，將傳統(tǒng)體育課堂的所有流程事務(wù)和環(huán)節(jié)沉淀在系統(tǒng)中，利用海量底層數(shù)據(jù)、教學(xué)數(shù)據(jù)、賽事數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)等形成以教育為中心的智慧化體系，為教師教學(xué)和學(xué)生訓(xùn)練提供運(yùn)動(dòng)處方建議、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)資產(chǎn)、課程與成績(jī)查詢(xún)、體育活動(dòng)與體育賽事組織、體育咨詢(xún)宣傳、體育校園社交等豐富、易用的功能，為學(xué)校體育的數(shù)智化轉(zhuǎn)型提供探索和創(chuàng)新的基礎(chǔ)。

3智慧體育課堂場(chǎng)景化落地和價(jià)值閉環(huán)

基于上述提出的智慧體育課堂的理論模型、各環(huán)節(jié)要素和產(chǎn)品架構(gòu)的綜合呈現(xiàn)與分析，理論上本研究提出的產(chǎn)品架構(gòu)能夠適配各學(xué)齡段、各項(xiàng)目體育課堂教學(xué)過(guò)程。智慧體育課堂可以為智慧教學(xué)目標(biāo)、智慧教學(xué)內(nèi)容與方法、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境、智慧教學(xué)評(píng)價(jià)、智慧師資隊(duì)伍建設(shè)、智慧賽事活動(dòng)等各類(lèi)教學(xué)場(chǎng)景賦能。融合人工智能技術(shù)的智慧體育課堂提供比傳統(tǒng)體育課堂更精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，提供個(gè)性化運(yùn)動(dòng)處方，培養(yǎng)終身體育運(yùn)動(dòng)習(xí)慣。但理論模型在實(shí)際應(yīng)用時(shí)往往出現(xiàn)與理論有偏差甚至不適用的現(xiàn)象，根據(jù)EricRies提出的MVP（Minimum ViableProduct，最簡(jiǎn)化可實(shí)行產(chǎn)品）理論，任何行業(yè)在引入新技術(shù)或新理論時(shí)都需要用最小可行產(chǎn)品來(lái)了解和驗(yàn)證產(chǎn)品對(duì)用戶(hù)問(wèn)題的解決程度，避免出現(xiàn)消耗大量資源但產(chǎn)品不可用或勉強(qiáng)用的現(xiàn)象[23]。本研究以高校羽毛球課堂為例，從時(shí)間發(fā)展角度、教學(xué)元素角度、個(gè)性化場(chǎng)景適配等角度綜合分析智慧體育課堂在實(shí)際教育教學(xué)活動(dòng)中的落實(shí)效果。羽毛球具有靈活多變的來(lái)球角度、方向、弧度，運(yùn)動(dòng)員擊球時(shí)需要快速反應(yīng)，其集技巧性、智能性、對(duì)抗性和全方位運(yùn)動(dòng)于一體的特點(diǎn)可有助于判斷應(yīng)用AI技術(shù)的智慧體育課堂解決具體需求的可行性與必要性。

3.1 教學(xué)目標(biāo)科學(xué)化制定

傳統(tǒng)體育課堂的教學(xué)目標(biāo)通常從認(rèn)知目標(biāo)、技能目標(biāo)和情感目標(biāo)三方面制定[24]。制定的標(biāo)準(zhǔn)通常為所有同學(xué)都一致掌握的擊球規(guī)則、發(fā)力要領(lǐng)、技術(shù)動(dòng)作和養(yǎng)成運(yùn)動(dòng)習(xí)慣等。對(duì)于目標(biāo)達(dá)成情況的判斷往往取決于教師主觀裁定和學(xué)生的主觀表述。由于學(xué)生技術(shù)水平和身體素質(zhì)不同，在實(shí)際教學(xué)中往往很難準(zhǔn)確把握每名學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和訓(xùn)練效果，智能化教學(xué)環(huán)境的搭建可以輔助老師解決這一痛點(diǎn)，通過(guò)傳感器和攝像機(jī)記錄每名學(xué)生的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，清洗為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中臺(tái)。通過(guò)智能算法和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在教師終端準(zhǔn)確呈現(xiàn)所有學(xué)生的訓(xùn)練效果，通過(guò)平臺(tái)反饋的擊球區(qū)域，為學(xué)生制定擊球動(dòng)作糾正計(jì)劃。通過(guò)學(xué)生運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的心率變化，為學(xué)生制定安全可靠的、階梯增長(zhǎng)的力量與耐力訓(xùn)練方案。教師可以根據(jù)科學(xué)化、精準(zhǔn)化、可視化的數(shù)據(jù)及時(shí)掌握教學(xué)進(jìn)度和效果，對(duì)不同項(xiàng)目、不同課時(shí)、不同學(xué)生適時(shí)調(diào)整教學(xué)目標(biāo)和訓(xùn)練計(jì)劃，用運(yùn)動(dòng)大數(shù)據(jù)反哺和推動(dòng)教學(xué)目標(biāo)持續(xù)改進(jìn)，優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)的制定體系[25]。

3.2 教學(xué)內(nèi)容與方法交互式呈現(xiàn)

目前羽毛球教學(xué)中動(dòng)作演示主要采用教師演示、多媒體演示等傳統(tǒng)教學(xué)方式，但學(xué)生在跟練時(shí)不容易掌握正確的動(dòng)作和發(fā)力方式，教師也難以及時(shí)地逐一糾正。通過(guò)在球拍拍柄上加載傳感器模塊，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)揮拍檢測(cè)，在教師端頁(yè)面及時(shí)呈現(xiàn)每個(gè)學(xué)生的練習(xí)動(dòng)作是否標(biāo)準(zhǔn)、練習(xí)次數(shù)是否到位、每次擊球點(diǎn)是否在甜區(qū)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。對(duì)于數(shù)據(jù)異常的同學(xué)也可提取學(xué)生的3D還原軌跡，以時(shí)間為主軸，以人體運(yùn)動(dòng)的三個(gè)軸為每個(gè)時(shí)間記錄節(jié)點(diǎn)的分析軸，建立四維分析模型，發(fā)現(xiàn)和糾正學(xué)生的每一次異常動(dòng)作[26]。

動(dòng)態(tài)視頻捕捉和算法帶來(lái)的動(dòng)作還原，一方面可以提高訓(xùn)練精度，讓學(xué)生不斷適應(yīng)教學(xué)場(chǎng)景，提高訓(xùn)練效率和效果；另一方面數(shù)據(jù)平臺(tái)留存的學(xué)習(xí)記錄，可以呈現(xiàn)出每個(gè)學(xué)生球技進(jìn)步的可視化數(shù)據(jù)，量化教學(xué)成果的同時(shí)，可以極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。教師對(duì)學(xué)生訓(xùn)練的建議可以不斷輸人，改進(jìn)算法給出建議的精度，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一名學(xué)生進(jìn)步和退步的快速響應(yīng)，AI自動(dòng)進(jìn)行基礎(chǔ)動(dòng)作的重復(fù)性鞏固教學(xué)，減輕教師重復(fù)性工作量，充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，及時(shí)的調(diào)整和鼓勵(lì)可以刺激學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生興趣，完善知識(shí)獲取、掌握、內(nèi)化的邏輯，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)場(chǎng)景閉環(huán)聯(lián)動(dòng)，直擊教師和學(xué)生的痛點(diǎn)。

競(jìng)技體育的賽事管理依據(jù)不同的項(xiàng)目和賽制具有相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化、流程化的特點(diǎn)，但學(xué)校體育場(chǎng)景下，不同項(xiàng)目、不同班級(jí)、不同程度的學(xué)生的賽事通常是教師制定個(gè)性化規(guī)則，其報(bào)名、賽程編排、賽事數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)往往不同于標(biāo)準(zhǔn)化賽事。本研究提出的智慧體育課堂框架可在業(yè)務(wù)中臺(tái)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化賽事編排，結(jié)合運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)為學(xué)生自動(dòng)或手動(dòng)分組抽簽，快速搭建賽程體系，在賽事過(guò)程中可依據(jù)傳感器模塊傳回的數(shù)據(jù)判斷學(xué)生的落球點(diǎn)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。一方面作為視頻裁判的判斷輸入，另一方面賽事信息融合進(jìn)學(xué)生個(gè)人運(yùn)動(dòng)檔案中，精細(xì)化管理教師和學(xué)生的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，從不同維度綜合回顧和評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)能力，符合終身運(yùn)動(dòng)思想的同時(shí)，可以以最小成本落地和實(shí)踐。

教師和學(xué)生的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)化的形式沉淀在數(shù)據(jù)中臺(tái)，AI算法的算力、反應(yīng)能力、存儲(chǔ)能力和優(yōu)化能力遠(yuǎn)大于人工判斷，又可以及時(shí)被人工干預(yù)，協(xié)同作用和交互，驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法和教學(xué)場(chǎng)景更加個(gè)性化，強(qiáng)化用戶(hù)心智，提升運(yùn)動(dòng)滿(mǎn)足感和教學(xué)體驗(yàn)感，有助于形成良性循環(huán)的體育教育生態(tài)[27] 。

3.3 教學(xué)環(huán)境智能化構(gòu)建

智慧體育課堂將傳統(tǒng)體育課堂中單一、封閉的學(xué)習(xí)環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)放、交互、共享、個(gè)性化、智能化的學(xué)習(xí)環(huán)境。理想化的羽毛球館是運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地面鋪設(shè)力量傳感器，重要視角搭設(shè)圖像采集攝像機(jī)，環(huán)境中的溫濕度根據(jù)學(xué)生平均體溫和心率動(dòng)態(tài)調(diào)整。學(xué)生手持智能球拍，老師通過(guò)電子大屏查看每個(gè)學(xué)生的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)和動(dòng)作錯(cuò)誤及時(shí)予以指導(dǎo)，算法根據(jù)發(fā)力習(xí)慣和出球角度等判斷練習(xí)過(guò)程中如何分組可以實(shí)現(xiàn)所有學(xué)生進(jìn)步和安全最大化。但現(xiàn)實(shí)中，全場(chǎng)景的智能化管理往往成本耗費(fèi)巨大，難以實(shí)現(xiàn)。從解決最基本需求和用戶(hù)痛點(diǎn)的角度出發(fā)，普適于學(xué)校體育的智能場(chǎng)館應(yīng)從成本、技術(shù)難度、巡檢和維護(hù)難度、數(shù)據(jù)采集效果等多方面考慮。

在羽毛球館人門(mén)處增加人臉識(shí)別或刷卡識(shí)別閘機(jī)，通過(guò)對(duì)比場(chǎng)館預(yù)定信息和學(xué)生選課信息，實(shí)現(xiàn)智能入場(chǎng)和智能點(diǎn)名簽到，節(jié)約教師在考勤管理上的時(shí)間和精力[28]?；诖藬?shù)據(jù)也能獲取場(chǎng)地忙閑、應(yīng)用率等數(shù)據(jù)，有利于統(tǒng)籌管控、最大化提高場(chǎng)館利用率。在每個(gè)場(chǎng)地側(cè)面架設(shè)攝像機(jī)，在每個(gè)學(xué)生的球拍手柄底部安裝傳感器。可采用粘貼固定和外置硅膠套固定的方式，低功耗的三軸陀螺儀、加速度傳感器、地磁傳感器和藍(lán)牙模塊于一身的小型傳感器可控制在與羽毛球拍拍柄底部面積近似大小，厚度約為1＼～2厘米，重量一般為5＼～6克，基本實(shí)現(xiàn)安裝前后無(wú)感知。攝像機(jī)和傳感器配合，傳感器供電設(shè)備采用鋰電池，可維持約10小時(shí)的續(xù)航時(shí)間，可滿(mǎn)足學(xué)校一天的教學(xué)時(shí)間。通過(guò)傳感器、攝像機(jī)和算法配合可記錄學(xué)生打球時(shí)的視頻圖像，通過(guò)人體建模計(jì)算出擊球速度、弧度、角度、落點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)角速度、位移、是否甜區(qū)擊球等數(shù)據(jù)。通過(guò)佩戴式運(yùn)動(dòng)手環(huán)記錄實(shí)時(shí)心率、體溫、血氧等關(guān)鍵指標(biāo)，結(jié)合高球、平檔、挑球、平抽、殺球等擊球類(lèi)型，綜合判斷擊球和發(fā)球質(zhì)量。人工智能算法結(jié)合老師的手動(dòng)干預(yù)，為學(xué)生提供全面的提升擊球穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的訓(xùn)練建議，為老師檢驗(yàn)訓(xùn)練效果提供參考和依據(jù)。

智能運(yùn)動(dòng)環(huán)境的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)動(dòng)的體驗(yàn)感，彌補(bǔ)教師不能實(shí)時(shí)和同時(shí)指導(dǎo)每一名學(xué)生的短板，提高學(xué)生和老師的配合度，高效、高質(zhì)量的沉浸式AI教學(xué)讓體育教學(xué)更具針對(duì)性和智慧性。

3.4教學(xué)反饋理性化認(rèn)知

傳統(tǒng)的體育教學(xué)中，教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成由學(xué)生成績(jī)、教師評(píng)價(jià)、學(xué)生評(píng)價(jià)、領(lǐng)導(dǎo)評(píng)價(jià)、同事評(píng)價(jià)等線(xiàn)性組合呈現(xiàn)[28]?；贏I的智慧體育課堂的教學(xué)反饋可由理性數(shù)據(jù)和感性評(píng)價(jià)相結(jié)合形成多維度復(fù)合評(píng)價(jià)[30]學(xué)生在訓(xùn)練和賽事中每次擊球點(diǎn)、擊球弧度、角度、力量等關(guān)鍵信息以熱度圖、雷達(dá)圖等形式可視化鋪展學(xué)生進(jìn)步趨勢(shì)、訓(xùn)練熱情等抽象化指標(biāo)也可以通過(guò)訓(xùn)練時(shí)間、間隔、擊球點(diǎn)位于甜區(qū)的概率、不同類(lèi)型擊球的動(dòng)作是否標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)力是否正確等指標(biāo)經(jīng)算法運(yùn)算后輸出，數(shù)據(jù)挖掘帶來(lái)的業(yè)務(wù)價(jià)值為教學(xué)反饋提供了豐富的維度和指標(biāo)。

體育教學(xué)不會(huì)在課堂上全部完成，需要配合課前知識(shí)性?xún)?nèi)容預(yù)習(xí)、體能訓(xùn)練和課后自主練習(xí)、活動(dòng)賽事等綜合呈現(xiàn)，而課堂之外的訓(xùn)練成果難以檢測(cè)和量化[31]。智慧體育課堂框架下的課后訓(xùn)練，可通過(guò)智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)量化監(jiān)督和效果核查，基于體育大數(shù)據(jù)中臺(tái)數(shù)據(jù)為每個(gè)學(xué)生設(shè)置個(gè)性化課后訓(xùn)練內(nèi)容將成為未來(lái)學(xué)校體育研究的重點(diǎn)。

從宏觀來(lái)看，各地區(qū)、各省市乃至全國(guó)接入學(xué)校體育數(shù)據(jù)中臺(tái)的學(xué)校，都可以利用中臺(tái)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和算力優(yōu)勢(shì)，對(duì)各維度的學(xué)校體育數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，形成單一學(xué)校可反饋及管控，多所學(xué)校可橫向?qū)Ρ群蛢?yōu)化的學(xué)校體育閉環(huán)治理的良性反饋體系[32]。

3.5 課外活動(dòng)競(jìng)賽個(gè)性化承辦

目前學(xué)校舉辦的賽事多為參照國(guó)家競(jìng)賽體系及學(xué)校辦賽傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)而進(jìn)行，引入智慧體育課堂后，可以根據(jù)每個(gè)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)偏好、運(yùn)動(dòng)能力、不同年齡適宜運(yùn)動(dòng)等數(shù)據(jù)適時(shí)舉辦不同水平的業(yè)余賽事，在比賽中充分挖掘?qū)W生的體育能力，為體育人才選拔提供一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和決策依據(jù)。同時(shí)賽事和活動(dòng)中的數(shù)據(jù)結(jié)合體育教學(xué)過(guò)程中的課堂數(shù)據(jù)綜合分析，可以更全面地描繪每個(gè)學(xué)生的體育畫(huà)像。傳統(tǒng)比賽和活動(dòng)的數(shù)據(jù)無(wú)法準(zhǔn)確記錄和合并分析，數(shù)據(jù)中臺(tái)可以結(jié)合教師個(gè)性化的業(yè)務(wù)需要，綜合分析同一個(gè)學(xué)生不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)和不同學(xué)生在同一個(gè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，同時(shí)不斷下鉆分析，分析學(xué)生在競(jìng)賽中的心理狀態(tài)，為運(yùn)動(dòng)心理學(xué)的研究提供無(wú)感知的一手?jǐn)?shù)據(jù)。

微觀上每個(gè)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)更加完整和完善，從小學(xué)、中學(xué)到大學(xué)，所有數(shù)據(jù)集合于統(tǒng)一架構(gòu)的平臺(tái)中，更能科學(xué)指導(dǎo)每個(gè)學(xué)生不同身體發(fā)育階段的運(yùn)動(dòng)處方；宏觀上，每節(jié)體育課、每場(chǎng)活動(dòng)、每次賽事的數(shù)據(jù)都能完整記錄，有利用國(guó)民身體素質(zhì)的全面分析，擺脫過(guò)去只能依靠醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)和體育特長(zhǎng)學(xué)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的小樣本分析困境。

4智慧體育課堂的應(yīng)用策略與解決抓手

4.1源頭：規(guī)范智慧體育課堂平臺(tái)建設(shè)

在明確社會(huì)化智慧學(xué)校公司入局的同時(shí)，需要從政府層面制定廠家資質(zhì)規(guī)范、技術(shù)應(yīng)用規(guī)范、數(shù)據(jù)安全規(guī)范等一系列產(chǎn)業(yè)化管理標(biāo)準(zhǔn)，從行業(yè)發(fā)展的初期就形成嚴(yán)格管理、多元發(fā)展的治理局面。（1）發(fā)揮政府主導(dǎo)作用，構(gòu)建合作伙伴庫(kù)。政府、科研機(jī)構(gòu)、體育協(xié)會(huì)等共同制定入庫(kù)規(guī)范，明確廠家的經(jīng)營(yíng)資質(zhì)，定期授權(quán)和更新具備智慧學(xué)校體育管理資格或智慧硬件產(chǎn)品銷(xiāo)售資質(zhì)的合作伙伴名單，從公司的人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)從業(yè)人員的級(jí)別和數(shù)量，到智慧體育案例數(shù)量、智慧硬件的使用周期和安全性能等均制定不同等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。（2）構(gòu)建“連接 + 算力 + 能力”的智慧化學(xué)校體育服務(wù)規(guī)范，以積淀能力、融合發(fā)展、智慧賦能為目標(biāo)，對(duì)智慧學(xué)校體育方案的基本功能和算力水平進(jìn)行限定，再借鑒國(guó)外的學(xué)校體育智慧化方案，邊建設(shè)、邊運(yùn)營(yíng)、邊完善，逐步形成成熟的、可持續(xù)發(fā)展的智慧體育中國(guó)方案。（3）啟動(dòng)監(jiān)控、過(guò)程監(jiān)管和結(jié)果監(jiān)督并舉，各學(xué)校在與社會(huì)力量共同確定智慧化改造方案后，由體育管理部門(mén)和教育部門(mén)共同評(píng)審，在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中對(duì)建設(shè)內(nèi)容、信息安全、數(shù)據(jù)安全、運(yùn)動(dòng)安全、演進(jìn)規(guī)劃等進(jìn)行管控，制定各級(jí)安全閾值，學(xué)校自控，各省管控，國(guó)家統(tǒng)控三位一體管理。（4）構(gòu)建體育工程學(xué)人才庫(kù)，各校在技術(shù)上依賴(lài)于社會(huì)力量的同時(shí)，在學(xué)校內(nèi)部建立體育人工智能人才，利用平臺(tái)大中臺(tái)、小前臺(tái)的靈活化結(jié)構(gòu)，對(duì)校內(nèi)個(gè)性化需求進(jìn)行快速迭代，在保證基本框架不變，數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的前提下，提高各學(xué)校智慧體育的個(gè)性化創(chuàng)新程度。

4.2理論：摒棄極度重視與過(guò)分輕視技術(shù)的極端思想

人工智能作為一項(xiàng)新技術(shù)，在應(yīng)用到體育課堂數(shù)智化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中容易出現(xiàn)兩種極端的理論瓶頸：一方面過(guò)分重視技術(shù)，而忽略其只是轉(zhuǎn)型大盤(pán)中的輔助角色。新興技術(shù)的興起和發(fā)展具有兩面性，在利用新技術(shù)提升體育教育治理格局的過(guò)程中，如果囿于技術(shù)創(chuàng)新，一味追求技術(shù)和產(chǎn)業(yè)顛覆性革新，往往會(huì)忽略業(yè)務(wù)和用戶(hù)本身的需求。另一方面過(guò)分輕視技術(shù)，學(xué)校體育的智能化尚未全面鋪開(kāi)，大部分地區(qū)依舊使用傳統(tǒng)的理念來(lái)管理，各級(jí)體育行業(yè)行政部門(mén)對(duì)數(shù)據(jù)的完全壟斷和數(shù)字化監(jiān)管流程與生態(tài)鏈的尚不完善，導(dǎo)致學(xué)校體育天然缺乏智能化的土壤，即便在智能化程度很高的競(jìng)技體育領(lǐng)域，也仍未建成“體育大數(shù)據(jù)庫(kù)”，真正意義的數(shù)智化也并未實(shí)現(xiàn)[35]。

解決理論瓶頸需要自上而下的理念宣貫，從智能化程度較高的行業(yè)發(fā)展中汲取營(yíng)養(yǎng)，各級(jí)體育行業(yè)行政部門(mén)、學(xué)校、教師都需要透徹領(lǐng)悟智能化帶來(lái)的便利，提升用戶(hù)的預(yù)先感知度，對(duì)齊學(xué)校體育治理閉環(huán)內(nèi)各層級(jí)、各角色的理念共識(shí)。落實(shí)到具體行動(dòng)上，則要求人工智能智慧體育課堂以?xún)?yōu)化體育教育能力、提高學(xué)生體育素質(zhì)、培養(yǎng)終身體育人才為結(jié)果導(dǎo)向，提高各層級(jí)、各角色的用戶(hù)感知和用戶(hù)體驗(yàn)。（1）在試點(diǎn)省份打造現(xiàn)象級(jí)智慧體育課堂案例，依托智能運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和數(shù)據(jù)中臺(tái)的建設(shè)，促進(jìn)學(xué)校體育高質(zhì)量發(fā)展，積極探索融合人工智能等新技術(shù)的創(chuàng)新型體育教育的機(jī)制和模式[33]。（2）試點(diǎn)數(shù)據(jù)持續(xù)性公開(kāi)和應(yīng)用，依托大數(shù)據(jù)平臺(tái)加速科研成果轉(zhuǎn)化，加速個(gè)人運(yùn)動(dòng)名片的推廣，以更精細(xì)的顆粒度獲取和公開(kāi)學(xué)生體質(zhì)監(jiān)測(cè)、每周運(yùn)動(dòng)頻次等數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)呈現(xiàn)學(xué)生體質(zhì)和運(yùn)動(dòng)意識(shí)提升的里程碑式歷程。（3）試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)快速?gòu)?fù)制。初測(cè)階段的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)及時(shí)指導(dǎo)、優(yōu)化數(shù)智化方案，借勢(shì)在全國(guó)推廣和落地，布局真正開(kāi)放共享的智慧體育課堂方案，趁熱打鐵，鞏固智能化成果，形成可視、可管、可控的數(shù)智化學(xué)校體育治理生態(tài)。

4.3 政策：加快政策落地與機(jī)制健全

雖然近年來(lái)已經(jīng)陸續(xù)出臺(tái)了很多宏觀導(dǎo)向性政策文件，但這些文件大多數(shù)只明確方向、規(guī)劃、大綱等，尚未形成明確的執(zhí)行策略、法律約束和治理制度，僅有個(gè)別在其他行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型中也十分突出的先進(jìn)省份建立了體育數(shù)據(jù)管理專(zhuān)職機(jī)構(gòu)和部門(mén)[35]。權(quán)責(zé)分配不明確、工作流程無(wú)標(biāo)準(zhǔn)、管理細(xì)則無(wú)體現(xiàn)、行業(yè)規(guī)范未建立等瓶頸問(wèn)題十分突出。各省市教育和體育部門(mén)、各學(xué)校體育部門(mén)即使有智能化、云上化的需求也無(wú)從下手，社會(huì)化智能體育企業(yè)也難以參與其中。即使參與其中也存在很多問(wèn)題，單純市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下的智能產(chǎn)業(yè)往往會(huì)存在著數(shù)據(jù)販賣(mài)等灰色區(qū)域，很難對(duì)其程序進(jìn)行監(jiān)管治理[34]。

在學(xué)校體育數(shù)智化轉(zhuǎn)型的初級(jí)階段，就要建立健全政策法規(guī)和運(yùn)行機(jī)制，完善細(xì)化監(jiān)管職責(zé)和風(fēng)險(xiǎn)防控措施，廣泛聽(tīng)取管理部門(mén)、執(zhí)行部門(mén)、終端用戶(hù)的訴求，突破政策和制度瓶頸。（1）協(xié)同建立行業(yè)規(guī)范。國(guó)家體育總局聯(lián)合教育部、工信部等部門(mén)聯(lián)合建立行業(yè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)學(xué)校體育數(shù)智化供應(yīng)商建立準(zhǔn)入和管控機(jī)制，對(duì)數(shù)智化成果建立細(xì)化的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。（2）完善法律法規(guī)，盡快建立體育大數(shù)據(jù)相關(guān)的安全法規(guī)，明確過(guò)程數(shù)據(jù)、結(jié)果數(shù)據(jù)的沉淀、流通方式。（3）加大力度扶持智能體育企業(yè)、體育產(chǎn)業(yè)孵化器。建立第三方合作伙伴庫(kù)，推動(dòng)企業(yè)、科研單位、學(xué)校之間關(guān)于智慧體育課堂的合作共建。沉淀智慧體育課堂成果，形成行業(yè)方案庫(kù)，從上而下層層推動(dòng)和監(jiān)管，構(gòu)建一個(gè)過(guò)程和結(jié)果評(píng)價(jià)均完善的管理體系。

4.4技術(shù)：攻破卡脖子問(wèn)題與安全隱患

人工智能發(fā)展過(guò)程中仍然困囿于諸如芯片技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸效率、算法運(yùn)行速度等卡脖子問(wèn)題，這些AI技術(shù)應(yīng)用的前提條件需要集中國(guó)家和社會(huì)力量共同攻克。與人工記錄不同的是，斷電和網(wǎng)絡(luò)中斷都可能造成數(shù)據(jù)丟失和斷點(diǎn)。智慧體育課堂中應(yīng)用到的溫濕度、個(gè)人信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依賴(lài)于其他系統(tǒng)的接口傳輸，其傳輸安全性、準(zhǔn)確性和速度也制約著平臺(tái)的整體運(yùn)行，基于此數(shù)據(jù)壁壘問(wèn)題也將普遍存在。算法黑箱、算法失控等倫理問(wèn)題也天然存在，表面上算法模式給出的是基于真實(shí)用戶(hù)的行為痕跡給出了結(jié)果和建議，但事實(shí)上感知智能從全行業(yè)來(lái)看仍然難以實(shí)現(xiàn)，機(jī)械化的數(shù)字還不具備自主學(xué)習(xí)能力，對(duì)算法的構(gòu)建和精度的優(yōu)化很大程度上取決于人工標(biāo)注和訓(xùn)練。

在智慧體育課堂建設(shè)初期，甚至很長(zhǎng)一段時(shí)間上述問(wèn)題都會(huì)制約著數(shù)智化學(xué)校體育良性發(fā)展，逐一攻破、漸進(jìn)解決是智慧體育課堂穩(wěn)步發(fā)展的基礎(chǔ)。（1）要集中各界力量集中攻克“深度學(xué)習(xí)”難題，現(xiàn)有人工智能系統(tǒng)過(guò)于依賴(lài)訓(xùn)練數(shù)據(jù)，缺乏深層次數(shù)據(jù)語(yǔ)義挖掘，可解釋性對(duì)于人工智能的應(yīng)用來(lái)說(shuō)十分重要，是實(shí)現(xiàn)深層認(rèn)知智能的基礎(chǔ)。（2）要傾斜資源加速實(shí)現(xiàn)“上云用數(shù)賦智”。5G、藍(lán)牙傳輸優(yōu)化等技術(shù)的高速發(fā)展，為數(shù)據(jù)高速傳輸、快速分析與呈現(xiàn)提供基礎(chǔ)，依靠基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展盡快實(shí)現(xiàn)學(xué)校體育數(shù)據(jù)云管理是關(guān)鍵之舉。（3）強(qiáng)化數(shù)據(jù)作為第四類(lèi)生產(chǎn)要素的重要地位，規(guī)范數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、開(kāi)發(fā)與挖掘流程，事先、事中、事后對(duì)環(huán)節(jié)和結(jié)果可管可控，重視數(shù)據(jù)基礎(chǔ)研究與中臺(tái)層、應(yīng)用層的聯(lián)動(dòng)。（4）加速供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)效率及能力協(xié)同，借鑒國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的底層技術(shù)基礎(chǔ)，建立以國(guó)家為導(dǎo)向、以龍頭公司為核心、高校和研究機(jī)構(gòu)協(xié)作的數(shù)據(jù)共建體系。

4.5 資源：復(fù)用人才與建設(shè)資源

在學(xué)校體育數(shù)智化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中首先要解決的是大量數(shù)據(jù)的可獲得性、數(shù)據(jù)清洗難度以及數(shù)據(jù)標(biāo)注成本高等問(wèn)題，尤其是數(shù)據(jù)標(biāo)注環(huán)節(jié)需要大量的人力工作量及時(shí)間成本。其次，平臺(tái)基建成本高。不同地區(qū)運(yùn)動(dòng)條件不同，不同區(qū)域?qū)w育課的重視程度不同，即使是同地區(qū)的不同類(lèi)型的學(xué)校，其體育智能化和數(shù)字化的需求也不同，平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中需要設(shè)計(jì)人員既明確學(xué)校體育全流程、全角度、全用戶(hù)的整體需求，又了解互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)流程和項(xiàng)目管理，構(gòu)建邏輯完善的產(chǎn)品邏輯和業(yè)務(wù)邏輯，設(shè)計(jì)出可開(kāi)發(fā)、可實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品原型，這就需要研發(fā)團(tuán)隊(duì)同時(shí)具備學(xué)校體育老師、體育部領(lǐng)導(dǎo)、各級(jí)教育行政部門(mén)的思維邏輯、資深互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及傳感器、圖像識(shí)別、深度學(xué)習(xí)等綜合能力，構(gòu)建這樣的團(tuán)隊(duì)對(duì)于高校、科研機(jī)構(gòu)、第三方公司來(lái)說(shuō)都是困難的。

為破解現(xiàn)實(shí)困境，（1）政策賦能學(xué)校體育數(shù)字化轉(zhuǎn)型。加速體育智能公司、體育智能產(chǎn)業(yè)園、體育創(chuàng)業(yè)孵化器等商業(yè)體的建立、融資與發(fā)展進(jìn)程，政策和資源上適度傾斜，提高體育AI人才的就業(yè)機(jī)會(huì)。（2）提高體育工程學(xué)、體育人工智能等新興學(xué)科的設(shè)立，制定合理、有效的人才培養(yǎng)方案和評(píng)價(jià)機(jī)制，產(chǎn)學(xué)研綜合培養(yǎng)，同時(shí)借調(diào)在競(jìng)技體育智能化發(fā)展中有經(jīng)驗(yàn)的人才投身學(xué)校體育數(shù)字化轉(zhuǎn)型事業(yè)中，加速推動(dòng)“體育+AI”復(fù)合型人才庫(kù)的建立。（3）提高體育教師及體育、教育管理者的技能和信息素養(yǎng)。加強(qiáng)培訓(xùn)和引導(dǎo)，在平臺(tái)體系建設(shè)初期就讓未來(lái)平臺(tái)的資深用戶(hù)參與建設(shè)，提出傳統(tǒng)體育教學(xué)中的問(wèn)題和困境，用業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品研發(fā)。（4）加速建立完備的體育大數(shù)據(jù)庫(kù)和靈活可配置的中臺(tái)，在國(guó)家層面整體管控的前提下放權(quán)試點(diǎn)省份自行進(jìn)行平臺(tái)建設(shè)，綜合形成可復(fù)制的產(chǎn)業(yè)融合方案，快速落地到非試點(diǎn)省份，減少重復(fù)工作量、合并建設(shè)相似需求、實(shí)行個(gè)性化功能低代碼實(shí)現(xiàn)，以全局的視角、最低成本的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)推進(jìn)學(xué)校體育數(shù)智化改造。

5結(jié)語(yǔ)

人工智能正引領(lǐng)各行業(yè)進(jìn)入人機(jī)協(xié)同、跨界融合、共建共治的數(shù)智化新時(shí)代，持續(xù)推動(dòng)和創(chuàng)新學(xué)校體育數(shù)智化升級(jí)是一個(gè)必然命題。本研究通過(guò)探索計(jì)算智能、感知智能、認(rèn)知智能在智慧體育課堂行業(yè)的融合發(fā)展邏輯與現(xiàn)狀，在調(diào)研市場(chǎng)化智慧體育課堂產(chǎn)品的基礎(chǔ)上提出了融合人工智能的智慧體育課堂方案，將機(jī)器視覺(jué)與體育教育深度融合，以信息化、智能化、高效化、數(shù)字化的方式實(shí)現(xiàn)學(xué)校體育全面轉(zhuǎn)型，并論證了其在實(shí)際教學(xué)場(chǎng)景中的適配程度與部署路徑。

從理念指引、政策導(dǎo)向、資源整合和技術(shù)實(shí)現(xiàn)等多角度分析，學(xué)校體育數(shù)智化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中仍然會(huì)面臨很多的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)和治理困境。理念上新技術(shù)的融入極易讓學(xué)校體育管理陷人唯技術(shù)論的極端里，忽視教學(xué)本身的需求，讓業(yè)務(wù)在迎合技術(shù)的過(guò)程中變形發(fā)展。政策上從宏觀到微觀的層層落地和驗(yàn)證是需要時(shí)間的，權(quán)責(zé)分配不明確、工作流程無(wú)標(biāo)準(zhǔn)、管理細(xì)則無(wú)體現(xiàn)、行業(yè)規(guī)范未建立等瓶頸問(wèn)題都需要慢慢解決。技術(shù)上仍然存在諸如芯片技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸效率、算法運(yùn)行速度等卡脖子問(wèn)題，“上云用數(shù)賦智”能力尚未在學(xué)校體育大范圍應(yīng)用。資源上除了研發(fā)和建設(shè)成本高的問(wèn)題外，體育工程學(xué)學(xué)科建設(shè)尚處于初級(jí)階段，復(fù)合型人才的缺口短期難以填平。盡管存在諸多挑戰(zhàn)，但是諸如ChatGPT的大語(yǔ)言模型已經(jīng)商用化，通用人工智能的時(shí)代正在逼近，在體育強(qiáng)國(guó)遠(yuǎn)景目標(biāo)逐漸實(shí)現(xiàn)的進(jìn)程和人工智能高節(jié)奏地發(fā)展中，我國(guó)體育AI人才和體育AI科研成果也將源源不斷地涌現(xiàn)，后續(xù)研究可對(duì)智慧體育課堂方案的建設(shè)與實(shí)踐進(jìn)行不斷論證和優(yōu)化，在理論、人才、技術(shù)、政策的多維度完善和滲透下，數(shù)智化學(xué)校體育治理勢(shì)如破竹，新理念、新格局、新體系必將開(kāi)辟學(xué)校體育新局面。

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